一种瓦斯抽采用智能钻孔设备及工艺的制作方法

1.本发明瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种瓦斯抽采用智能钻孔设备及工艺。


背景技术：

2.瓦斯抽采是向煤层和瓦斯集聚区域钻孔，再用抽采设备将煤层和采空区中的瓦斯抽至地面加以利用，或排放至总回风流中，从而降低煤矿开采过程中的瓦斯涌出量，避免瓦斯超限而发生爆炸。
3.但是目前的煤矿瓦斯抽采钻孔过程中主要存在以下问题：1、由于瓦斯属于易燃物，在钻孔的过程中通常会通过中空管进行送水，水从钎头的端部喷出，以降低钻孔时温度，但由于是倾斜钻孔，上部的钎头接触的水短暂且少，会影响钎头整体降温效果，容易导致钎头损坏。
4.2、由于钻孔深度较深，而钎头直径大于加长杆直径，在钻孔过程中钻杆增加过多，部分钻杆发生变形弯曲，导致钻孔位置偏离预定值，从而增大钻孔阻力，以及影响后期的瓦斯抽采工作。
5.所以为了保证钎头的降温效果，提高钻孔的稳定效果；本发明提供了一种瓦斯抽采用智能钻孔设备及工艺。


技术实现要素：

6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种瓦斯抽采用智能钻孔设备，包括钻头；所述钻头的中部与其侧面均开设有出水孔，钻头上设置有支撑杆，支撑杆上设置有冷却单元，支撑杆远离钻头的一侧安装有加长杆，加长杆与支撑杆均为中空结构，加长杆的连接处均设置有支撑单元。
7.所述的冷却单元包括固定筒，所述钻头远离支撑杆一侧的出水孔上螺纹安装有导流筒，所述支撑杆的圆周外壁设置有固定筒，固定筒的圆周外壁设置有一号螺旋片，支撑杆的内部设置有狭口，狭口靠近钻头的一侧转动安装有轴杆，轴杆的圆周外壁沿其周向方向均匀设置有叶片，固定筒内前后对称各开设有一个槽孔，轴杆两端延伸至槽孔，且轴杆与固定筒转动配合，槽孔内设置有与轴杆配合的输水件，槽孔远离轴杆的一侧开口位置设置有控制件。
8.优选的，所述的输水件包括凸轮，所述轴杆的两端均安装有凸轮，槽孔内通过拉簧和固定板安装有活塞杆，且活塞杆与固定板滑动配合，槽孔与支撑杆相连通有出水通道，出水通道呈l型结构，出水通道的竖直段与水平段之间通过销轴配合扭簧设置有挡板，且挡板呈倾斜状转动安装在出水通道内。
9.优选的，所述的控制件包括环形槽，所述固定筒靠近钻头的一侧内部开设有与槽孔连通的环形槽，固定筒靠近钻头的一侧沿其周向方向均匀开设有与环形槽相连通的通孔，槽孔靠近钻头的一侧设置有隔板，隔板中部开设有圆台孔，隔板远离活塞杆的一侧设置有支板，支板靠近隔板的一侧安装有弹簧柱，弹簧柱远离支板的一端安装有与圆台孔配合
的密封块。
10.优选的，所述的支撑单元包括支撑筒，加长杆与支撑杆的连接处设置有支撑筒，支撑筒的圆周内壁沿其周向方向均匀设置有限位块，限位块与支撑杆滑动配合，限位块远离支撑杆一侧的支撑筒部分与加长杆螺纹连接，支撑筒的圆周外壁设置有二号螺旋片。
11.优选的，所述导流筒的中部开设有十字孔，导流筒上沿其周向方向均匀开设有斜孔，且斜孔从上至下呈远离导流筒轴线的方向倾斜。
12.优选的，所述活塞杆靠近凸轮的一侧转动安装有滚轴，且滚轴与凸轮抵触。
13.优选的，所述固定筒的两端和支撑筒的两端均为斜面。
14.此外，本发明还提供了一种瓦斯抽采用智能钻孔工艺，采用瓦斯抽采用智能钻孔设备配合完成，包括以下步骤：s1.调节好现有钻孔驱动机的角度；
15.s2.在支撑杆端部安装加长杆与支撑单元；
16.s3.有钻孔驱动机带动钻头转动进行钻孔，同时现有水泵送水进行降温；
17.s4.钻孔完毕后，钻头旋转退出；
18.s5.钻头退出后进行后续瓦斯抽采操作。
19.本发明的有益效果在于：
20.一、本发明设置的冷却单元通过支撑杆内的狭口提高水的流速，带动输水件，输水件通过密封件将水喷出，从而实现对钻头的多方面喷射冷却，提高钻头冷却效果，同时喷射的水流可以对加工产生的碎屑进行冲散，易于排出，以保证钻孔的流畅进行。
21.二、本发明设置的支撑单元通过外部设置的二号螺旋片，在保证正常排出废屑的同时，为加长杆进行支撑，避免增加过多加长杆，而出现部分加长杆变形弯曲，导致钻头偏离预定轨迹，增大钻孔阻力，损伤钻头，以及弯曲的孔影响后期瓦斯抽采的速率。
22.三、本发明设置的导流筒在钻头旋转退出，钻头前端无矿石阻挡扩散水流降温的过程中，冷却水也能会通过斜孔直接喷向钻头的刀刃部分，避免钻头退出过呈中端部降温不到位，产生火花，造成安全事故。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
24.图1是本发明的主体结构示意图。
25.图2是本发明的剖视图。
26.图3是本发明的冷却单元部分结构示意图。
27.图4是本发明图2中的a处局部放大图。
28.图5是本发明图2中的b处局部放大图。
29.图6是本发明的导流筒结构示意图。
30.图中：10、钻头；11、出水孔；12、支撑杆；13、加长杆；2、冷却单元；3、撑单元；20、导流筒；21、固定筒；22、一号螺旋片；23、狭口；24、轴杆；25、叶片；26、槽孔；4、输水件；5、控制件；40、凸轮；41、固定板；42、活塞杆；43、出水通道；44、挡板；50、环形槽；51、通孔；52、隔板；53、圆台孔；54、支板；55、弹簧柱；56、密封块；30、支撑筒；31、限位块；32、二号螺旋片；14、十字孔；15、斜孔；16、滚轴。
具体实施方式
31.下面参考附图对本发明的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。
32.另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同。因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。
33.参阅图1和图2，一种瓦斯抽采用智能钻孔设备，包括钻头10；所述钻头10的中部与其侧面均开设有出水孔11，钻头10上设置有支撑杆12，支撑杆12上设置有冷却单元2，支撑杆12远离钻头10的一侧安装有加长杆13，加长杆13与支撑杆12均为中空结构，加长杆13的连接处均设置有支撑单元3。
34.参阅图1、图2、图3和图4，所述的冷却单元2包括固定筒21，所述钻头10远离支撑杆12一侧的出水孔11上螺纹安装有导流筒20，所述支撑杆12的圆周外壁设置有固定筒21，固定筒21的圆周外壁设置有一号螺旋片22，支撑杆12的内部设置有狭口23，狭口23靠近钻头10的一侧转动安装有轴杆24，轴杆24的圆周外壁沿其周向方向均匀设置有叶片25，固定筒21内前后对称各开设有一个槽孔26，轴杆24两端延伸至槽孔26，且轴杆24与固定筒21转动配合，槽孔26内设置有与轴杆24配合的输水件4，槽孔26远离轴杆24的一侧开口位置设置有控制件5。
35.具体工作时，人工将加长杆13以及支撑单元3同支撑杆12连接，在位于末端的加长杆13端部转动连接水管，之后通过现有钻孔驱动机驱动加长杆13旋转，同时现有水泵通过水管向加长杆13内部输送水，水会经导流筒20扩散喷出，同时水流经过狭口23流速增快，水流丛集叶片25使轴杆24转动，轴杆24驱动输水件4从支撑杆12内取水喷出，并配合控制将进行钻头10钻孔过程的多方位降温，以保证钻孔的安全性以及节约水源，同时支撑单元3在钻孔内对加长杆13进行支撑定位，保证钻孔的路径。
36.参阅图2、图5和图6，所述导流筒20的中部开设有十字孔14，导流筒20上沿其周向方向均匀开设有斜孔15，且斜孔15从上至下呈远离导流筒20轴线的方向倾斜；具体工作时，人工使用一字螺丝杆通过十字孔14将导流筒20安装在出水孔11内，在水流通过导流筒20的过程中，水流会从十字孔14和斜孔15内喷出撞击矿石飞溅，飞溅的水流作用在钻头10上进行降温，在退出钻头10时，钻头10的端部没有矿石阻挡，此时从斜孔15喷出的水会直接冲向钻头10的刀刃，以保证钻头10退出过程中仍然可以进行刀具的降温，避免因碎石掉落与刀刃碰撞产生火花而造成安全事故。
37.参阅图1和图2，所述的支撑单元3包括支撑筒30，加长杆13与支撑杆12的连接处设置有支撑筒30，支撑筒30的圆周内壁沿其周向方向均匀设置有限位块31，限位块31与支撑杆12滑动配合，限位块31远离支撑杆12一侧的支撑筒30部分与加长杆13螺纹连接，支撑筒30的圆周外壁设置有二号螺旋片32。
38.具体工作时，先人工将支撑筒30套在支撑杆12上，由于支撑筒30与支撑杆12使滑动配合，支撑筒30周向运动受到限制，之后加长杆13与支撑筒30螺纹扭紧，直至加长杆13与支撑杆12螺纹配合固定，然后再钻孔的过程中，支撑筒30与通过二号螺旋片32与所钻孔贴合，避免增加过多加长杆13时，出现部分区域变形，从而导致钻头10钻孔路径偏移，进而增大了钻孔的阻力以及影响了后期抽采瓦斯的流畅性，且二号螺旋片32在对加长杆13支撑的同时保证了加工产生的碎屑正常排出。
39.参阅图1和图2，所述固定筒21的两端和支撑筒30的两端均为斜面；具体工作时，斜面可保证碎屑能够流畅的经过固定筒21和支撑筒30而排出，避免因平面导致碎屑堆积在连接处，影响冷却单元2输水降温以及加长杆13的转动。
40.参阅图2和图4，所述的输水件4包括凸轮40，所述轴杆24的两端均安装有凸轮40，槽孔26内通过拉簧和固定板41安装有活塞杆42，且活塞杆42与固定板41滑动配合，槽孔26与支撑杆12相连通有出水通道43，出水通道43呈l型结构，出水通道43的竖直段与水平段之间通过销轴配合扭簧设置有挡板44，且挡板44呈倾斜状转动安装在出水通道43内。
41.具体工作时，经过狭口23增速的水流带动叶片25转动，叶片25带动轴杆24转动，轴杆24带动凸轮40旋转，凸轮40转动并在拉簧的配合下，使活塞杆42在槽孔26内往复运动，当凸轮40推动活塞杆42向钻头10方向移动的过程中，活塞杆42推动水流，增大槽孔26内部压强，由于挡板44倾斜安装在出水通道43内，在槽孔26内部压强增大使，会推压挡板44，使挡板44更加与出水通道43内壁抵触，进行密封，此时压强会在控制将上，将控制件5推开，使水从槽孔26内喷向钻头10，从而对钻头10的末端进行降温，当拉簧带动活塞杆42向轴杆24方向移动复位的同时，活塞杆42向内部抽吸，是控制件5闭合，避免吸进碎屑，此时在支撑支撑杆12内部水压以及活塞杆42的抽吸作用下，挡板44转动，水从支撑杆12流进槽孔26进行补充水源，以保证后续喷水降温。
42.参阅图2和图4，所述的控制件5包括环形槽50，所述固定筒21靠近钻头10的一侧内部开设有与槽孔26连通的环形槽50，固定筒21靠近钻头10的一侧沿其周向方向均匀开设有与环形槽50相连通的通孔51，槽孔26靠近钻头10的一侧设置有隔板52，隔板52中部开设有圆台孔53，隔板52远离活塞杆42的一侧设置有支板54，支板54靠近隔板52的一侧安装有弹簧柱55，弹簧柱55远离支板54的一端安装有与圆台孔53配合的密封块56。
43.具体工作时，活塞杆42向钻头10方向移动，槽孔26内部压强增大，密封块56被推动远离圆台孔53，水从圆台孔53流入环形槽50内，经通孔51喷向钻头10进行降温，避免钻孔过程中钻头10上部缺水，影响钻头10降温，同时在旋转移出钻头10时可对所钻孔的内部进行冲洗，以减轻后续抽采工作量，活塞杆42通过拉簧复位时，密封块56在弹簧柱55的作用下复位封闭圆台孔53，保证活塞杆42抽吸补充水源。
44.参阅图4，所述活塞杆42靠近凸轮40的一侧转动安装有滚轴16，且滚轴16与凸轮40抵触；具体工作时，滚轴16可以减小凸轮40与活塞杆42之间的摩擦力，保证活塞杆42运动的流畅性，提高凸轮40与活塞杆42的使用寿命。
45.此外，本发明还提供了一种瓦斯抽采用智能钻孔工艺，采用瓦斯抽采用智能钻孔设备配合完成，包括以下步骤：s1.根据计算的角度对应调节好现有钻孔驱动机的钻孔加工角度；
46.s2.先人工将支撑筒30套在支撑杆12上，进行限位，之后加长杆13与支撑筒30螺纹配合扭进，直至加长杆13与支撑杆12螺纹配合固定；
47.s3.现有钻孔驱动机带动加长杆13旋转，加长杆13通过支撑杆12带动钻头10转动进行钻孔，同时现有水泵向加长杆13内输入冷却水，冷却水一部分通过冷却单元2向钻头10末端进行喷水降温，另一部分通过钻头10上的出水孔11进行钻头10端部的降温；
48.s4.钻孔完毕后，钻头10旋转退出，在钻头10旋转退出的过程中，经过通孔51以及导流筒20喷出的冷却水，一方面进行钻头10的降温，另一方面对所钻孔的进行冲洗，以减轻
后续瓦斯抽采的工作量；
49.s5.钻头10退出后进行后续的瓦斯抽采操作。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。